物体的浮沉条件及其应用学案 --人教版物理八年级下册.docx

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1、10.3物体的浮沉条件及其应用学案【学习目标】1.能根据二力平衡条件和力与运动的关系描述物体的浮沉条件；2.能通过改变物体所受的重力或浮力的大小，使物体在液体或气体中处于不同的浮沉状态；3.运用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象，认识浮力知识在生产、生活中的应用价值。【课堂合作探究】观察思考：浸没在液体中物体都受浮力，有的上浮，有的下沉，这是为什么？一、物体的浮沉条件问题：物体的浮沉是否与重力有关系？1.物体所受浮力与重力间的关系问题：物体的浮沉是否与密度有关系？实验：将新鲜鸡蛋放入盛水容器中，向水中加盐，并搅拌，不断增加盐水的浓度。观察鸡蛋在容器中的位置变化。2、物体密度与液体密度间的

2、关系二、 浮力的应用人类从远古时代就开始利用浮力了，最初可能是抱住或骑在一段树干上顺水漂流，后来人们就发明了船。据记载，1405年郑和下西洋时乘坐的木船长约147m，是当时世界上最大的木船。 1.轮船在质量不变的情况下，将钢铁制成空心的轮船，可以排开更多的水，来获得更大的浮力使轮船漂浮在水面上。 F浮=想想做做 制作橡皮泥小船橡皮泥的密度比水的密度大橡皮泥放入水中会下沉。怎么使它漂浮在水面？看看谁做的船能承载更多的重物？把橡皮泥做成瓢状，它所受的重力没变，但排开水的体积变大了，因而受到的浮力变大了，所以能浮在水面上，轮船就是根据这个道理制成的。轮船的大小通常用排水量来表示。排水量就是轮船装满货

3、物时排开水的质量。轮船满载时排开水的质量：m排=m船+m货 。由于海水、河水密度不同，轮船的吃水线也不同，轮船在载物时水面不能超过最大吃水线。2. 潜水艇潜水艇能潜入水下航行，进行侦察和袭击，是一种很重要的军用舰艇。潜水艇可以悬浮在水下 ，也可以漂浮在水面。潜水艇的艇身装有水舱，向水舱充水时，潜水艇变重，逐渐潜入水中。当水舱充水后潜水艇重等于同体积的水重时，它可以悬浮在水中。当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时，潜水艇变轻，从而上浮。3、气球和飞艇气球和飞艇靠充入或排出密度较小的气体来实现升降。4.密度计：（1）用途：（2）工作原理：（3）读数方法：（4）刻度特点：密度计【课堂检测】1. (2

4、019菏泽中考)人们常用“生沉熟浮”来判断饺子是否煮熟，煮熟后的饺子会漂起来的原因是（ ）A.饺子的重力减小了B.饺子的重力和浮力都增大了C.饺子的重力不变，浮力增大D.饺子的重力和浮力都减小了2.(2019山西中考)网上流传着一种说法，鸡蛋能否沉入水底可以鉴别其是否新鲜。为了验证其真实性，小亮买了些新鲜鸡蛋，并拿其中一颗进行实验。第一天放入水中的鸡蛋沉入水底(如图甲)，取出鸡蛋擦干放置50天后，再放入水中时鸡蛋漂浮在水面(如图乙)，看来网传是真的。下列分析正确的是（ ）A.鸡蛋两次所受的浮力一样大B.甲图中鸡蛋排开水的重力大C.乙图中鸡蛋所受浮力大于重力D.放置50天后的鸡蛋密度变大3. 体

5、积为120 cm3的一块固体，重1.8 N，放在密度为1.1103 kg/m3的盐水中为什么会下沉？当固体浸没在盐水中静止时，容器底部对它的支持力有多大？【达标训练】一、单选题1. 一物体漂浮在水中，有1/4体积露出水面，则物体的密度为()A. 1g/cm3B. 0.75g/cm3C. 0.5g/cm3D. 0.25g/cm32. 有甲、乙两个溢水杯，甲溢水杯盛满酒精，乙溢水杯盛满某种液体。将一不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中，小球下沉到杯底，溢出酒精的质量是40g；将小球从甲溢水杯中取出擦干，轻轻放入乙溢水杯中，小球漂浮且有111的体积露出液面，溢出液体的质量是50g，已知酒精=0.8103k

6、g/m3，下列计算正确的是()小球的质量是40g小球的体积是50cm3液体的密度是1.1103kg/m3小球的密度是0.9103kg/m3。A. 只有正确B. 只有正确C. 只有正确D. 只有正确3. 如图，小瓷碗漂浮在水面上，倾斜后能沉入水底，对这一情景分析正确的是( )A. 小瓷碗能沉入水底是因为它的重力变大了B. 小瓷碗漂浮时受到的浮力小于它的重力C. 小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小了D. 小瓷碗下沉过程中浮力大于重力二、计算题4. 如图所示，是一种测量液体密度的仪器密度计。密度计上部有刻度的部分是一段粗细均匀的密封玻璃管，下部玻璃泡中装有密度较大的铅粒，使用时将密度计放入待测的

7、液体中，密度计平稳后，从液面对应的刻度就能读出待测液体的密度。将一质量为m=16g的密度计放在水中，待密度计平稳后，水面在A处，可以知道水的密度水=1.0103kg/m3。放在油中，油面在刻度B处，则油的密度为油=0.8103kg/m3.已知玻璃管有刻度部分的横截面积为S=2104m2，请你回答和处理下列问题：(1)下部玻璃泡中的铅粒所起的作用(2)求A、B两刻度之间的距离h5. 如图所示，将质量为4kg的正方体木块放入水池中静止时，一半体积浸在水中。求：(g=10N/kg,水=1103kg/m3)(1)木块所受浮力的大小。(2)木块的密度。(3)水对木块底部的压强。6. 如图所示，足够高的薄

8、壁圆柱形容器放在水平桌面上，容器内水的质量为2kg，水的深度为20cm。实心圆柱体A质量为800g，底面积为20cm2，高度为30cm。实心圆柱体B质量为mx千克(mx小于0.5kg)，底面积为50cm2，高度为10cm。实心圆柱体A和B均不吸水，已知水=1.0103kg/m3，g取10N/kg。 (1)求容器的底面积。(2)若将圆柱体A竖直放入容器内，求静止时水对容器底部的增加的压强p。(3)若将圆柱体B竖直放入容器内，求静止时水对容器底部的压强pB与mx的关系式。7. 如图甲所示，将边长为10cm的正方体木块A放入水中，有3/5的体积浸入水中；将金属块B放在木块正中央上方，静止后用刻度尺测

9、出木块露出水面的高度1为2cm，如图乙所示；再用轻质细绳将金属块捆绑在木块正中央下方，放入水中静止后测出木块露出水面高度2为3cm，如图丙所示；求：(1)图乙中木块底部受到的压强；(2)金属块B的密度。8. 如图所示，094型战略导弹核潜艇是我国“国之利器”之一，对我国的国防安全有着重要的意义。核潜艇的重力为8107N，体积为9103m3，海水密度取1103kg/m3。(1)核潜艇潜入水下时应至少要向水舱加多少吨的水？(2)潜入水下200m时，核潜艇的一个面积为1.2m2的舱盖所受海水的压力有多大？9. 如图所示，一艘轮船正在长江上航行，假设船体和货物总重为7500吨，江水的密度为1.0103

10、kg/m3(1)轮船所受浮力多大？(2)求船体浸在水面下的体积？(3)请运用有关公式分析说明：这艘轮船从长江驶入大海时，船体是上浮还是下沉一些？10. 如图所示，一质量为m的探空气球(包括其下方的吊篮)，下面吊篮中物体的质量为5m，若空气给气球的浮力始终保持为50N，方向始终是竖直向上，气球受到的空气阻力与速度成正比，即f=kv，吊篮受到的浮力和阻力不计。此时气球以1m/s的速度匀速竖直向下运动；若吊篮中的物体的重力减少20N，经过一段时间后，气球恰好以1m/s的速度匀速竖直向上运动。(1)当热气球匀速向下运动时，根据平衡状态受力情况，表示出阻 力f和mg之间的关系。(2)当热气球匀速向上运动

11、时，根据平衡状态受力情况，表示出阻力f和mg之间的关系。(3)吊篮中物体的质量？(4)若去掉吊篮中的所有物体，气球能达到的最大速度？(吊篮所受的浮力和空气阻力忽略不计，g=10N/kg)11. 用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体，从液面开始缓慢浸入水中(如图甲)，弹簧测力计的示数F与圆柱体下表面到水面距离h的变化关系如图乙所示，请根据图中信息计算：(g=10N/kg)(1)金属块的体积;(2)金属块的密度。12. 如图所示，放在水平面上装满水的一溢水杯，水深为20cm，弹簧测力计挂着重为10N的物块，现将物块浸没在装满水的溢水杯中，静止后溢出水的质量为0.4kg(g取10N/kg).求： (1)物块

12、浸没在水中静止后，溢水杯中水对杯底的压强(2)物块浸没在水中静止后，弹簧测力计的示数(3)物块的密度参考答案【课堂检测】1. C2. B3. 解析：因为完全浸没时固体所受的浮力小于自身的重力，或者说这个固体的密度大于盐水的密度。 容器底部对固体的支持力F=G-F浮=G-盐水gV排=1.8N-1.32N=0.48 N。【达标训练】1.B【解析】设物体体积为V，由阿基米德原理可知：F浮=水gV排，物体漂浮在液面上：G物=F浮，根据G=mg和=mV可得，G物体=物gV，所以，物gV=水gV排，物V=水V排，物体排开水的体积V排=(114)V=34V，则物体的密度物=水V排V=1103kg/m334V

13、V=0.75103kg/m3=0.75g/cm3。故选B。2.B【解析】解：由题意知小球放入乙液体中处于漂浮状态，故F浮乙=G=G排，故m=m排=50g；由题知，在甲中小球下沉，小球的体积就等于排开酒精的体积，所以据=mV可得：V=V酒精=m=40g0.8g/cm3=50cm3；所以小球的密度是：球=m球V球=50g50cm3=1g/cm3=1000kg/m3；因为小球在乙中漂浮，所以F浮=G根据阿基米德原理有，F浮=m排g=乙g1011V ；且G=球gV ；故将带入F浮=G可得：乙g1011V=球gV所以乙=1110球=11101000kg/m3=1.1103kg/m3故正确；故选：B。3.

14、C【解析】A、小瓷碗能沉入水底，瓷碗所受的重力不变，因排开的水的体积减小，所受浮力减小，小于重力而引起的，故 A错误；B、小瓷碗漂浮时，根据漂浮条件可以知道：受到的浮力等于它的重力，故B错误；C、因为瓷碗浸没时是下沉，浮力小于重力，漂浮时浮力等于重力，而小瓷碗重力不变，所以小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小，所以C选项是正确的；D、小瓷碗下沉过程中重力大于浮力，故D错误。故选C。4.【答案】解：(1)密度计玻璃泡中装入小铅粒，可以使密度计放入液体中能保持竖直位置漂浮，降低重心，增大稳度；(2)因为密度计不管是在水中还是在油中，都是漂浮状态，所以F浮水=F浮油=G，设密度计在水中时，排开水的

15、体积为V水，则水gV水=G，即1.0103kg/m310N/kgV水=16103kg10N/kg，解得V水=1.6105m3，设A、B两刻度之间的距离h，则密度计在油中漂浮时，排开油的体积为V油=V水+S，则油gV油=油g(V水+S)=G，代入数据解得：=0.02m。答：(1)降低重心，增大稳度；(2)A、B两刻度之间的距离h为0.02m。5.【答案】(1)由于木块漂浮在水中，则木块受到的浮力：F浮=G木=m木g=4kg10N/kg=40N;(2)解法一：由F浮=p水gV排可得，木块排开水的体积：V排=F浮水g=401103kg/m310N/kg=4103m3，由于木块的一半体积浸在水中，所以

16、木块的体积：V木=2V排=24103m3=8103m3，所以木块的密度：木=m木V木=4kg8103m3=0.5103kg/m3;解法二：由于木块漂浮在水面且一半体积浸在水中，则有F浮=G木，V木=2V排，所以水gV排=木gV木，木=水V排V木=1103kg/m312=0.5103kg/m3;(3) 由于木块的体积：V木=8103m3，所以木块的高度：水=0.2m，木块浸在水中的深度：水=12木=120.2m=0.1m，所以水对木块底部的压强：p=p水g=1103kg/m310N/kg0.1m=1103Pa6.【答案】解：(1)水的体积：V=m=2103g1g/cm3=2000cm3；容器的底

17、面积等于水柱的横截面积：S容=V=2000cm320cm=100cm2；(2)圆柱体A的密度：A=mAVA=800g20cm230cm=1.33g/cm3水；所以，将圆柱体A竖直放入容器内，A将沉底。假设A竖直放入后，没有被水淹没，且水深度为1，由体积关系得：1(S容SA)=2000cm3；1(100cm220cm2)=2000cm3；解得：1=25cm A1，假设成立；水对容器底部增加的压强：p=水g=水g(1)=1.0103kg/m310N/kg0.05m=500Pa；(3)圆柱体B的密度：B=mBVB=mx50cm210cm=mx500cm3水(mx小于0.5kg)；所以，B竖直放入容器

18、内会漂浮，此时的液体深度的变化为：2=0.2m+22=V排S容=mx水S容=mx103kg/m3100104m2pB=水g2 将数据带入解得：pB=103kg/m310N/kg(0.2m+mx103kg/m30.01m2)=(2000+1000mx)Pa。答：(1)容器的底面积为100cm2。(2)静止时水对容器底部的增加的压强为500Pa。(3)静止时水对容器底部的压强pB与mx的关系式为PB=(2000+1000mx)Pa。7.【答案】解：(1)由题可知，乙图中木块浸入水中的深度：=0.1m0.02m=0.08m，则乙图中木块底部所受的压强：p=水g=1.0103kg/m310N/kg0.

19、08m=800Pa；(2)甲图中木块漂浮，所以木块的重：GA=F浮=1.0103kg/m310N/kg0.10.10.06m3=6N,图乙中木块浸入水中的体积：V浸=SA浸=1102m2(0.1m0.02m)=8104m3，图丙中木块浸入水中的体积：V浸=SA浸=1102m2(0.1m0.03m)=7104m3，乙、丙两图中，A和B的整体都处于漂浮状态，总浮力等于总重力，总重力不变，所以，两物体所受的总浮力相同，排开水的总体积相等，即V浸=V浸+VB，则金属块B的体积：VB=V浸V浸=8104m37104m3=1104m3，乙图中正方体木块A和金属块B受到的总浮力：F浮=水gV排=水gV浸=1

20、.0103kg/m310N/kg8104m3=8N，由于A和B的整体处于漂浮状态，所以GA+GB=F浮，则金属块B的重力：GB=F浮GA=8N6N=2N，金属块B的质量：mB=GBg=2N10N/kg=0.2kg，所以金属块B的密度：B=mBVB=0.2kg1104m3=2103kg/m3。8.【答案】解：(1)核潜艇浸没，排开水的体积V排=V=9103m3，核潜艇受到的浮力为：F浮=gV排=1103kg/m310N/kg9103m3=9107N，核潜艇完全浸没后受竖直向下的水和潜艇的总重力、竖直向上的浮力，即F浮=G+G水，加水的重力为：G水=F浮G=9107N8107N=1107N，由G=

21、mg得，水的质量为：m水=G水g=1107N10N/kg=1106kg=1000t；(2)舱盖所受海水的压强为：p=g=1103kg/m310N/kg200m=2106Pa，由p=FS得，受海水的压力：F=pS=2106Pa1.2m2=2.4106N。答：(1)核潜艇潜入水下时应至少要向水舱加1000吨的水；(2)潜入水下200m时，核潜艇的一个面积为1.2m2的舱盖所受海水的压力有2.4106N。9.【答案】解：(1)由于轮船处于漂浮状态，则：F浮=G=mg=7.5106kg10N/kg=7.5107N；(2)由F浮=液V排g可得船体浸在水面下的体积：V浸=V排=F浮水g=7.5107N1.

22、0103kg/m310N/kg=7.5103m3；(3)由于轮船从长江驶入大海始终是漂浮，所以F浮=G船，又F浮=液V排g，则：江水V排江g=海水V排海g，已知：江水V排海，则船体会上浮一些答：(1)轮船所受浮力为7.5107N；(2)船体浸在水面下的体积为7.5103m3；(3)这艘轮船从长江驶入大海时，船体会上浮一些10.【答案】(1)热气球匀速向下运动时，受向下的气球和篮中物体的重力G=(5m+m)g=6mg，向上的空气阻力f1和浮力F浮=50N，如图所示：，所以F浮+f1=G，即50N+f1=6mg，f1=6mg50N；(2)热气球匀速向上运动时，受向下的气球和篮中物体的重力G=(5m

23、+m)g20N=6mg20N，向下的空气阻力f2和向上的浮力F浮=50N，如图所示：，所以F浮=G+f2，即50N=6mg20N+f2，f2=70N6mg；(3)开始热气球以1m/s的速度匀速向下运动，当吊篮中的物体的重力减少20N，经过一段时间后，气球恰好以1m/s的速度匀速竖直向上运动，根据受力分析可知，2f=20N，即f=10N，又因为f=kv，所以，k=10N1m/s，再将f=10N带入(1)中式子得10N=6mg50N，g=10N/kg，解之得m=1kg，吊篮中物体的质量5m=51kg=5kg；(4)吊篮所受的浮力和空气阻力忽略不计，去掉吊篮中的所有物体后，热气球只能向上运动，所以F

24、浮=G球+f，即f=50N1kg10N/kg=40N，因为气球受到的空气阻力与速度成正比，所以40N=10N1m/sv，解之得v=4m/s。11.【答案】(1)由图像可知，金属块的重力：G=6N，金属块完全浸入水中时弹簧测力计的示数：F=4N，金属块完全浸人水中受到的浮力：F浮=GF=6N4N=2N，由F浮=水gV排可得，金属块的体积：V=V排=F浮水g=2N1.0103kg/m310N/kg=2104m3;(2)由G=mg可得，金属块的质量：m=Gg=6N10N/kg=0.6kg，金属块的密度：=mV=0.6kg2104m3=3103kg/m312.【答案】解：(1)物块浸没在水中静止后，溢

25、水杯中水对杯底的压强：p=水g=1.0103kg/m310N/kg0.2m=2000Pa。(2)物块受到的浮力：F浮=G排=m排g=0.4kg10N/kg=4N，弹簧测力计读数：F=GF浮=10N4N=6N。(3)物块浸没在水中，由F浮=水gV排=水gV物可得物块的体积：V=V排=F浮水g=4N1.0103kg/m310N/kg=4104m3，物块的质量：m=Gg=10N10N/kg=1kg，物块的密度：=mV=1kg4104m3=2.5103kg/m3。答：(1)物块浸没在水中静止后，溢水杯中水对杯底的压强为2000Pa。(2)物块浸没在水中静止后，弹簧测力计的示数为6N。(3)物块的密度为2.5103kg/m3学科网（北京）股份有限公司